Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias BásicasUniversidad de Pamplonarevistabistua@unipamplona.edu.co ISSN (Versión impresa): 0120-4211COLOMBIA

2006 Eliseo Amado / L. Mora

ANÁLISIS DE LA VARIACIÓN DE LA VISCOSIDAD CINEMÁTICA DE UN ACEITE VEGETAL EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA

Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, año/vol. 4, número 002 Universidad de Pamplona Bucaramanga, Colombia

pp. 54-56

Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal

Universidad Autónoma del Estado de México

http://redalyc.uaemex.mx

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ISSN 0120-4211

INTRODUCCIÓN

La actual crisis de las fuentes de energíaprovenientes del petróleo ha urgido lanecesidad de desarrollar nuevos procesos quepermitan obtener fuentes alternativas deenergía como son los biocombustibles,hidroelectricidad y energía nuclear (Srivastava,A, Prasad, R., 2004)

Análisis de la variación de la viscosidad cinemática de unaceite vegetal en función de la temperatura

ANALYSIS OF THE VARIATION OF THE VEGETABLEOIL KINEMATIC VISCOSITY WITH TEMPERATURE

Amado Eliseo1, Mora L. 2 1 Grupo de Energía, Transformación Química y Medio Ambiente.Instituto de Biocombustibles, Energías Alternativas y Renovables (IBEAR).Email:eamado@unipamplona.edu.co2 Semillero de Investigación del IBEAR.

Recibido 05 Septiembre 2006Aceptado 10 de Noviembre 2006

ABSTRACTThe viscosity of a vegetable oil in the temperature range of 15°C to 50°C were studied.A change of the flow behavior from newtonian to a non-newtonian complex behaviorwas found at the temperature with less than 35°C . These are the results obtained.

KEY WORDSFrying Oil, Viscosity, Shear Stress, Shear Rate, Newtonian Fluid, Pseudoplastic,dilatant.

RESUMENSe realizó una evaluación del proceso de degradación de un aceite vegetal utilizadoen procesos de fritura por inmersión mediante la medición de la viscosidad en unrango de temperatura de 15 °C a 50 °C. El análisis permitió establecer un cambiodel comportamiento newtoniano del aceite a dilatante por encima de los 35 °C. Losresultados son analizados.

PALABRAS CLAVESAceite de fritar, Viscosidad, Fuerza de cizalladura, Rata de deformación, fluidonewtoniano Pseudoplástico, dilatante .

BISTUA Vol. 4 No. 2 Pag. 54 - 59

La posibilidad de producir un biocombustiblebiodegradable, no-tóxico y que produzca bajasemisiones comparado con el diesel, pero queademás permita mejorar el balance entre laagricultura, desarrollo y medio ambiente, esel objetivo de los procesos de desarrollosostenible.Desde la perspectiva química los aceites/grasas consisten de moléculas con cadenas

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largas de ácidos grasos unidos por enlaces estera una molécula de glicerol. Estos ácidos grasosdifieren entre sí por la longitud de cadena, número,orientación y posición de los dobles enlaces. Elbiodiesel se obtiene por la transesterificación conalcoholes de bajo peso molecular o poresterificación de los ácidos grasos (Meher L.,Vidya D., Naik S., 2006)

La investigación de los aceites vegetales hacobrado gran interés por la posibilidad dedesarrollar tecnologías que permitan sutransformación en Biodiesel y derivados(Canoira, L et.al., 2007, Felizardo, P. et.al., 2006,Leung, D. Guo, Y, 2006, Marchetti, J. et.al., 2007,P, Pugazhvadivu, M. Jeyachandran, K, 2005,Zheng, S, 2006).

El proceso de fritura por inmersión esampliamente usado en la preparación dealimentos. Las altas temperaturas que alcanzanlos aceites durante el proceso produce unacompleja serie de reacciones que resultan en laoxidación y polimerización del aceite (Silva, M.,Singh, R., 2004). Además los residuos de lacomida, que frecuentemente alcanzan valoresa 25% de compuestos polares, y su respectivadegradación, también afectan la calidad delaceite. Una de las propiedades directamenteafectadas por los compuestos polares y losprocesos de polimerización es La viscosidad(Lacey, R. Payne, F., 1994). La importancia delestudio de la viscosidad bajo diferentescondiciones radica en que permite determinar laviabilidad de uso de un aceite como combustibleo lubricante (Mangesh, G. et.al., 2007, Fernando,S. et.al., 2007, George, S. et.al., 2007).

La atomización del combustible es afectada porfactores como densidad, viscosidad y tensiónsuperficial (Knothe, G. 2005). Distintos métodosy modelos se han desarrollado para predecir laviscosidad de un tipo específico de aceitecombustible puro o de las mezclas con diesel(Yaun, W. et.al.,2005). Igualmente elcomportamiento reológico de mezclas de aceitede soya y diesel se ha determinado desde elpunto cero de temperatura hasta 373 K (Tat, M,

Van Garpen. 1999)

El presente trabajo se presenta la evaluación dela variación del comportamiento reológico de unaceite de fritura en el rango de temperatura dede 15 °C a 50 °C en el marco del estudio deequilibrios ternario y cuaternario de mezclas deaceite y agua.

MATERIALES Y METODOSLas medidas de viscosidad se realizaron enviscosímetro de baja BROOKFIELD, modeloRVDV-E. Se utilizó una mezcla estándar deaceite de girasol, algodón, soya, ajonjolí, maní yoleína de palma. Las medidas de RPM ( 0.5, 0.6,1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 20, 30, 50, 60) serealizaron por ascenso y descenso. Se utilizóun usillo No.1. El sistema se termostato por 12horas y luego las medidas se hicieron portriplicado.

Las siguientes ecuaciones se utilizaron parael usillo cilíndrico:

( )22

22

2

2

bC

bC

RRX

RR

−=

ωγ (1)

LRM

b 22πτ = (2)

γτ

η = (3)

Donde :g : Rata de deformación (s-1)t : Fuerza de cizalladura (dinas/cm2)h : viscosidad (poise)w : velocidad angular del usillo (rad/s)Rc: Radio del vaso (cm)Rb : Radio del usillo (cm)X : Radio al cual la fuerza de cizalladura es calculadaM : torque medido por el equipoL : Longitud efectiva del usillo

RESULTADOS Y DISCUSIONEn Las tablas 1 -3 se presentan los datoscorrespondientes a porcentaje de torsión, rata

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Tabla 2. Datos de viscosidad del aceite vegetal a 30 °C, 35 °C y 40 °C .

RPM 30 °C 35 °C 40 °C γ % T τ η % T τ η % T τ η s-1 dina/cm2 Poise dina/cm2 Poise dina/cm2 Poise

0,5 1,1111 0,8 0,017631 0,015868 0,5 0,01102 0,009918 0,5 0,01102 0,009920,6 1,3334 0,9 0,019835 0,014876 0,6 0,013224 0,009918 0,6 0,012122 0,00909

1 2,2223 1,1 0,024243 0,010909 0,9 0,019835 0,008926 0,8 0,017631 0,007931,5 3,3334 1,4 0,033059 0,009918 1,2 0,026447 0,007934 1,1 0,024243 0,00727

2 4,4445 1,8 0,039671 0,008926 1,6 0,034161 0,007686 1,4 0,029753 0,006692,5 5,5557 2,1 0,046283 0,008331 1,8 0,039671 0,007141 1,6 0,035263 0,00635

3 6,6668 2,4 0,052894 0,007934 2 0,044079 0,006612 1,9 0,040773 0,006124 8,889 3 0,066118 0,007438 2,5 0,055098 0,006198 2,3 0,049588 0,005585 11,1113 3,6 0,079342 0,007141 3 0,066118 0,005951 2,5 0,053996 0,004866 13,3336 4,2 0,092565 0,006942 3,5 0,077138 0,005785 2,7 0,059506 0,00446

10 22,2226 6,7 0,147663 0,006645 5,6 0,12342 0,005554 4,3 0,094769 0,0042712 26,6671 8 0,176315 0,006612 6,6 0,145459 0,005455 5,3 0,115706 0,0043420 44,4452 13,7 0,301939 0,006793 11,1 0,244636 0,005504 9,5 0,208272 0,0046930 66,6678 20,6 0,45401 0,006810 16,9 0,372464 0,005587 14 0,317366 0,0047650 111,1131 34,8 0,766968 0,006903 28,7 0,632528 0,005693 25 0,541065 0,0048760 133,3357 21 0,923447 0,006926 34,7 0,764764 0,005736 30 0,654568 0,00491

Tabla 1. Datos de viscosidad del aceite vegetal a 15 °C, 20 °C y 25 °C.

BISTUA Vol. 4 No. 2

RPM 15 °C 20 °C 25 °C γ % T τ η % T τ η % T τ η s -1 dina/cm2 Poise dina/cm 2 Poise dina/cm2

Poise

0,5 1,1111 1,4 0,03086 0,02777 1,0 0,02094 0,01884 0,7 0,014326 0,0128930,6 1,3334 1,6 0,03526 0,02645 1,0 0,02094 0,01570 0,8 0,016529 0,012397

1 2,2223 1,9 0,04187 0,01884 1,3 0,02755 0,01240 1,2 0,025345 0,0114051,5 3,3334 2,5 0,05400 0,01620 1,8 0,03967 0,01190 1,6 0,035263 0,010579

2 4,4445 3,2 0,06942 0,01562 2,3 0,05069 0,01141 2,0 0,044079 0,0099182,5 5,5557 3,8 0,08375 0,01507 2,8 0,06171 0,01111 2,4 0,051792 0,009322

3 6,6668 4,4 0,09697 0,01455 3,3 0,07163 0,01074 2,7 0,058404 0,0087604 8,8890 5,7 0,12452 0,01401 4,2 0,09146 0,01029 3,4 0,073832 0,0083065 11,1113 6,9 0,15097 0,01359 5,0 0,11020 0,00992 4,1 0,089259 0,0080336 13,3336 8,1 0,17742 0,01331 5,8 0,12673 0,00950 4,8 0,104687 0,007851

10 22,2226 13,3 0,29312 0,01319 9,5 0,20937 0,00942 7,7 0,169703 0,00763612 26,6671 16,0 0,35153 0,01318 11,5 0,25235 0,00946 9,3 0,203864 0,00764520 44,4452 26,5 0,58294 0,01312 19,2 0,42315 0,00952 15,6 0,342711 0,00771130 66,6678 39,8 0,87716 0,01316 29,1 0,64024 0,00960 23,5 0,517924 0,00776950 111,1131 66,3 1,46121 0,01315 48,8 1,07442 0,00967 39,7 0,874961 0,00787560 133,3357 79,7 1,75653 0,01317 58,6 1,29150 0,00969 47,9 1,055683 0,007917

de deformación, fuerza de cizalladura yviscosidad a las distintas temperaturas.

En la Figura 1 se observa el comportamientonewtoniano del aceite a las distintastemperaturas. Sin embargo, para las

temperaturas mayores de 35 C, elcomportamiento se hace complejo como seobserva en la Figura 2, donde la deformación delas curvas sugiere un comportamiento no-newtoniano.